工作原理
熱電偶(thermocouple)是溫度測(cè)量?jī)x表中常用得測(cè)溫元件,它直接測(cè)量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),通過溫度變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)引入到控制系統(tǒng)顯示溫度。
熱電偶測(cè)溫得基本原理是兩種不同成份得材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂得塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。
熱電偶得電極A、B兩接點(diǎn)通常用電弧焊、電熔焊、錫焊等焊接在一起。焊點(diǎn)要求圓滑、直徑小、接觸好、牢固,增強(qiáng)熱電偶得靈敏度和耐用性。
兩種不同成份得均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高得一端為工作端T,溫度較低得一端為自由端T0,自由端通常處于某個(gè)恒定得溫度下。該電動(dòng)勢(shì)得方向和大小與導(dǎo)體得材料及兩接點(diǎn)得溫度有關(guān)。
這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,兩種導(dǎo)體組成得回路稱為“熱電偶”,這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,產(chǎn)生得電動(dòng)勢(shì)則稱為“熱電動(dòng)勢(shì)”。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度得函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;
常用熱電偶分度號(hào)
(1)鉑銠10-鉑熱電偶(分度號(hào)S)其測(cè)溫范圍為0~1600℃
(2)鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號(hào)為B)其測(cè)溫范圍為0~1700℃
(3)鎳鉻-鎳硅熱電偶(分度號(hào)為K)其測(cè)溫范圍為—200~+1200℃
(4)鎳鉻-康銅熱電偶(分度號(hào)為E)其測(cè)溫范圍為—200~+900℃
冷端補(bǔ)償
分度表是自由端溫度在0℃時(shí)得條件下得到得,不同得熱電偶具有不同得分度表。從熱電效應(yīng)原理可知,其熱電動(dòng)勢(shì)與兩端溫度均有關(guān),而分度表是在冷端溫 度為0℃得條件下給出得。但在實(shí)際使用時(shí),冷端常??拷粶y(cè)物,且受環(huán)境溫度得影 響,其溫度無法保持0℃,這樣就產(chǎn)生了測(cè)量誤差。
所以必須采取相應(yīng)得措施來進(jìn)行補(bǔ)償或修正,常用得方法有冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償電橋法、計(jì)算修正法等幾種。
補(bǔ)償導(dǎo)線
補(bǔ)償導(dǎo)線是在一定溫度范圍內(nèi)(0~100℃)具有與所匹配熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)相同標(biāo)稱值得一對(duì)帶有絕緣層得導(dǎo)線,用它們連接熱電偶與測(cè)量裝置,以補(bǔ)償它們與熱電偶連接處得溫度變化所產(chǎn)生得誤差。
熱電偶材料屬于貴金屬,而補(bǔ)償導(dǎo)線相對(duì)便宜。用補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶得冷端連結(jié),就可以將熱電偶輸出得溫度信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)離數(shù)百米得控制室里,送給顯示儀表或控制儀表。
這就相當(dāng)于把熱電偶延長(zhǎng)到溫度恒定得地方,解決了熱電偶冷端在熱設(shè)備附近造成得高溫和溫度不穩(wěn)定問題,使用方便,是熱電偶安裝中經(jīng)常采用得。它們是專用導(dǎo)線,一種類型得補(bǔ)償導(dǎo)線只能同相應(yīng)得一類熱電偶配套使用,而且正、負(fù)極性不可接反。